OA10021A

OA10021A - Floating oil platform - controllable heave

Info

Publication number: OA10021A
Application number: OA60374A
Authority: OA
Inventors: Delrieu Jean-Luc
Original assignee: Elf Aquitaine
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1996-03-29
Also published as: GB2265864A; GB2265864B; GB9310477D0; FR2681831B1; NO307743B1; WO1993006002A1; FR2681831A1; NO931894D0; BR9205393A; US5363788A; NO931894L

Abstract

Controlled-heave floating oil platform comprising a deck (12) and a flotation assembly (14). According to the invention, in order to control platform response to sea movement, the floating assembly (14) comprises a rising and falling compartment (36) open to the sea and connected to a gas reservoir (30; 42) by means of a circulation pipe (46; 50) provided with a restriction (48).

Description

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J i WO 93/06002 PCT/FR92/00889 1 0021WO 93/06002 PCT / FR92 / 00889 1 0021

PLATE-FORME PETROLIERE FLOTTANTE A PILONNEMENT CONTROLABLEFLOATING PETROL PLATFORM WITH CONTROLABLE PILING

La présente invention se rapporte à une plate-formepétrolière flottante à pilonnement contrôlable et, plusparticulièrement à une telle plate-forme destinée à êtreinstallée dans une mer calme.The present invention relates to a floating oil platform with controllable heave and, more particularly to such a platform intended to be installed in a calm sea.

Les plates-formes pétrolières flottantes du typesemi-submersible sont assujetties au mouvement de la houle,qui, lors du passage d'une vague, provoque un mouvementvertical de la plate-forme qui tend à maintenir son niveau deflottaison par rapport à la surface de la mer. Chaque mer ades conditions géographiques particulières qui donnent à lahoule des caractéristiques associées : hauteur moyenne desvagues et fréquence de la houle. La forme et les dimensionsd'une plate-forme donnent un temps de réponse particulierlors du passage d'une vague. Donc, afin d'éviter desproblèmes de résonance il faut que les périodes propres de lahoule et de la plate-forme soient suffisamment différentes.Typeemi-submersible floating oil platforms are subject to the movement of the swell, which, when passing a wave, causes a vertical movement of the platform which tends to maintain its flotation level relative to the surface of the Each sea has particular geographical conditions that give the lahoue associated characteristics: average wave height and wave frequency. The shape and dimensions of a platform give a particular response time during the passage of a wave. Therefore, in order to avoid resonance problems, the proper periods of lahoule and platform must be sufficiently different.

La présente invention a donc pour objet une plate-forme dont on peut assurer que la période propre estdifférente de celle de la houle dans laquelle est installéela plate-forme.The present invention therefore relates to a platform which can be ensured that the clean period is different from that of the swell in which the platform is installed.

Pour ce faire, l'invention propose une plate-formepétrolière flottante à pilonnement contrôlable comprenant unpont et un ensemble de flottaison, qui, afin de contrôler laréponse de la plate-forme au mouvement de la mer danslaquelle elle est installée, comprend une chambre marnanteouverte à la mer et reliée à un réservoir à gaz par unconduit de circulation muni d'une restriction. Selonl'invention, l'ensemble de flottaison comprend deuxréservoirs à gaz disposés de part et d'autre, dans le planvertical, de la chambre marnante et reliés à celle-ci par leconduit de circulation.To this end, the invention proposes a controllable heave floating oil platform comprising a deck and a flotation assembly, which, in order to control the response of the platform to the movement of the sea in which it is installed, comprises a marchant chamber exposed to the sea and connected to a gas tank by a circulating pipe with a restriction. According to the invention, the flotation assembly comprises two gas reservoirs disposed on both sides, in the vertical plane, of the marnant chamber and connected thereto by the circulation duct.

Ce type de plate-forme est particulièrement adaptéaux mers calmes à longue période de houle, par exemple leGolfe de Guinée. PCT/FR92/00889 WO 93/06002 1 0021This type of platform is particularly suitable for calm seas with a long swell period, for example the Gulf of Guinea. PCT / FR92 / 00889 WO 93/06002 1 0021

Selon un deuxième aspect, 1'invention propose uneplate-forme dont le pont comprend des cages d'appui disposéesautour de sa périphérie, chaque cage d'appui étant destinée àrecevoir 1'extrémité d'une colonne de flottaison associée,les colonnes de flottaison étant reliées à leurs cagesd'appui associées uniquement sous l'effet de leur poussée,les colonnes n'étant pas reliées entre elles.According to a second aspect, the invention provides a platform whose deck comprises support cages disposed around its periphery, each support cage being intended to receive the end of an associated flotation column, the floating columns being connected to their associated support cages only under the effect of their thrust, the columns not being connected to each other.

Une telle structure présente des avantages de coût defabrication et permet l'assemblage de la plate-formedirectement sur site, les colonnes de flottaison étantfabriquées dans la région d'installation et seul le pontétant construit dans un chantier naval éloigné. De plus, unetelle plate-forme peut être installée sans avoir recours à dumatériel lourd. Le pont est une barge indépendante qui arrivesur site entièrement équipée.Such a structure has manufacturing cost advantages and allows the assembly of the platform directly on site, the buoyancy columns being made in the installation area and only the bridge being built in a remote shipyard. In addition, such a platform can be installed without the use of heavy hardware. The bridge is an independent barge which arrivesur site entirely equipped.

Les avantages, ainsi que le fonctionnement de laprésente invention, apparaitfont plus clairement à la lecturede la description suivante faite d'une manière non limitativeen référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une plate-formepétrolière en mer selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une descolonnes utilisées dans la plate-forme de la figure 1 ; et - les figures 3A et 3B sont chacune une vue en coupelongitudinale d'une colonne selon un deuxième mode deréalisation de l'invention.The advantages, as well as the operation of the present invention, appear more clearly in the reading of the following description made in a nonlimiting manner with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic view of a offshore oil platform; according to the invention; - Figure 2 is a longitudinal sectional view of a descolumns used in the platform of Figure 1; and FIGS. 3A and 3B are each a longitudinal cross-sectional view of a column according to a second embodiment of the invention.

Sur la figure 1, une plate-forme pétrolière àflottabilité contrôlable est représentée généralement en 10.In FIG. 1, a controllable flotation oil platform is generally represented at 10.

La plate-forme 10 comprend un pont flottant 12 qui est montésur les extrémités supérieures de colonnes de flottaison 14qui forment un ensemble de flottaison. La plate-forme 10comprend au moins quatre colonnes 14 et dans l'exempleillustré elle en comprend six. Les six colonnes de flottaisonsont sensiblement identiques et seront décrites plus endétail ci-après. Les colonnes peuvent avoir une sectionrectangulaire, ou, de préférence circulaire. Un mât deforage, représenté schématiquement en 16, est monté sur lepont 12. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 î 0021The platform 10 comprises a floating bridge 12 which is mounted on the upper ends of buoyancy columns 14 which form a floatation assembly. The platform 10 comprises at least four columns 14 and in the example illustrated it comprises six. The six floating columns are substantially identical and will be described in more detail hereinafter. The columns may have a rectangular, or preferably circular, section. A deforging mast, shown schematically at 16, is mounted on the bridge 12. WO 93/06002 PCT / FR92 / 00889 0021

Le pont 12 est muni de six cages d'appui 18 disposéesautour de sa périphérie, chacune destinée à recevoirl'extrémité supérieure d'une colonne de flottaison 14associée. Comme représenté sur la figure 2, l'extrémitésupérieure 20 de la colonne 14 prend appui sur la surfaceinférieure 22 de la cage 18 par l'intermédiaire d'un ensemblede blocs 24 en matériau élastomère, disposés en cercle sur lasurface inférieure 18, qui permettent de répartir la chargesur l'extrémité de la colonne 14 et qui forment unearticulation. D'autres types d'articulation, par exemple uneportée sphérique, peuvent aussi être utilisés.The bridge 12 is provided with six support cages 18 disposed around its periphery, each intended to receive the upper end of a 14 associated floatation column. As shown in FIG. 2, the upper ends 20 of the column 14 bears on the lower surface 22 of the cage 18 via a set of blocks 24 made of elastomer material, arranged in a circle on the lower surface 18, which makes it possible to distribute the charges on the end of the column 14 and form an articulation. Other types of articulation, for example a spherical port, can also be used.

Chaque colonne 14 ayant la forme d'un tube auxextrémités fermées, est fabriquée de préférence en béton.Each column 14 having the shape of a tube with closed ends, is preferably made of concrete.

Afin de donner aux colonnes 14 une flottabilité contrôlable,chacune est munie de lest et d'un ensemble de chambresreliées entre elles par des passages formant un systèmed'amortissement. A l'extrémité inférieure, en regardant le dessin dela colonne est formée une chambre à lest 26, contenant duballast 28 et séparée d'un premier réservoir 30 à gaz par unecloison 32. Une deuxième cloison 34 sépare le premierréservoir 30 d'une chambre marnante 36, ouverte à l'extérieurde la colonne 14 par une ouverture 3 8 et délimitée par unetroisième cloison 40. Un deuxième réservoir 42 à gaz estdéfini entre la troisième cloison 40 et une quatrième cloison 44. Uri conduit 4 6 de circulation gaz, traverse le deuxièmeréservoir 42 de façon étanche, relie la chambre marnante 36 àune vanne 48 formant un orifice calibré. La vanne 48 estreliée par un conduit 50 de circulation de gaz au premierréservoir 30, le conduit 50 communiquant également avec ledeuxième réservoir 42 par une ouverture 52. Les premier etdeuxième réservoirs 30, 42 peuvent contenir un gaz inerte telque l'azote mais, dans un exemple préféré, ils contiennent del'air.In order to give the columns 14 controllable buoyancy, each is provided with ballast and a set of chambers interconnected by passages forming a damping system. At the lower end, looking at the drawing of the column is formed a ballast chamber 26, containing duballast 28 and separated from a first gas tank 30 by a patch 32. A second partition 34 separates the first tank 30 from a marny chamber 36, open to the outside of the column 14 through an opening 38 and delimited by a third partition 40. A second gas tank 42 is defined between the third partition 40 and a fourth partition 44. Uri leads 46 gas circulation, passes through the second reservoir 42 sealingly connects the marnant chamber 36 to a valve 48 forming a calibrated orifice. The valve 48 is separated by a gas circulation duct 50 to the first tank 30, the duct 50 also communicating with the second tank 42 through an opening 52. The first and second tanks 30, 42 may contain an inert gas such as nitrogen but, in a preferred example, they contain air.

Le mode de fonctionnement des colonnes 14 seramaintenant étudié en prenant pour exemple une plate-formepétrolière dont les dimensions du pont 12 sont 80mx50mxl5m.The operating mode of the columns 14 will now be studied by taking as an example a oil platform whose dimensions of the bridge 12 are 80mx50mxl5m.

Pour une telle plate-forme, chaque colonne 14 a une longueur WO 93/06002 PCT/FR92/00889 1 0021 de 170 m, un diamètre de 18 m et est formée en béton ayantune épaisseur de 60 cm. Afin d'assurer que le centre degravité de la colonne 14 se situe en-dessous du centre depoussée, la colonne est lestée avec 22 000 T de ballast qui,dans l'exemple illustré est du minerai de fer de densité 3,3.For such a platform, each column 14 has a length of 170 m, a diameter of 18 m and is formed of concrete having a thickness of 60 cm. In order to ensure that the center of gravity of column 14 is below the depressed center, the column is weighted with 22,000 T of ballast which, in the example illustrated, is iron ore with a density of 3.3.

La chambre à lest a une hauteur d'environ 35 m correspondantà celle du premier réservoir 30. Le deuxième réservoir a unehauteur d'environ 50 m et l'ouverture 38 se situe à environ95 m de l'extrémité supérieure de la colonne, ce quicorrespond à une profondeur sous la surface de l'eaud'environ 75 m. L'ouverture 38 se trouvant à 75 m sous la surface dela mer, l'eau entre dans la chambre marnante 36 comprimantl'air à l'intérieur des réservoirs 30, 3 6 et 42 jusqu'à cequ'il y ait équilibre de pression entre l'air et l'eau à uneprofondeur de 75 m. La pression se stabilise à 7,5 bars au-dessus de la pressiorf atmosphérique, la chambre marnanteétant remplie partiellement d'eau comme indiqué sur la figure 2. Lors du passage, au-dessus de la colonne 14, d'une vagueayant, par exemple, une hauteur de 3 m par rapport au niveaumoyen de la mer, la pression régnant dans la chambre marnante36 augmente de 7,5 à 7,6 bars, la surpression due à la vagues'affaiblissant avec la profondeur. Elle est de 0,3 bar ensurface et beaucoup moins à 75 m, selon la période de lavague. L'eau pénètre dans la chambre marnante et l'airdéplacé de celle-ci par cette surpression passe par leconduit 46 et la vanne 48 vers les réservoirs 30 et 42. Lavanne 48 formant un orifice calibré, le passage d'air versles réservoirs 30 et 42, et ainsi l'égalisation des pressionsà l'intérieur de la colonne, sont retardés par rapport aupassage de la houle. Ensuite, la vague passe et la pressionrégnant dans la chambre marnante 36 baisse de 7,6 bars à 7,5bars. L'air dans les réservoirs 30 et 42 se trouve à unesurpression par rapport à la chambre marnante 36 provoquantun déplacement de l'air par les conduits 50 et 46 et la vanne48, des réservoirs 30 et 42 vers la chambre marnante 36. Cepassage d'air est également freiné par l'orifice calibré. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 î 0021 centennale est depermet d'allonger L'eau quitte la chambre marnante en retard sur la crête de lavague.The ballast chamber has a height of about 35 m corresponding to that of the first tank 30. The second tank has an height of about 50 m and the opening 38 is located about 95 m from the upper end of the column, which corresponds to at a depth below the water surface of about 75 m. With the opening 38 at 75 m below sea surface, the water enters the marching chamber 36 compressing the air inside the tanks 30, 36 and 42 until there is pressure equilibrium. between air and water at a depth of 75 m. The pressure stabilizes at 7.5 bar above the atmospheric pressiorf, the marnante chamber being partially filled with water as indicated in FIG. 2. When passing, above the column 14, a vagueayant, by For example, a height of 3 m compared to the average sea level, the pressure prevailing in the marnant chamber 36 increases from 7.5 to 7.6 bar, the overpressure due to the waves weakening with the depth. It is 0.3 bar in height and much less at 75 m, depending on the period of lavagation. The water enters the magnet chamber and the air displaced from it by this overpressure passes through the nozzle 46 and the valve 48 to the tanks 30 and 42. Lavanne 48 forming a calibrated orifice, the air passage to the tanks 30 and 42, and thus the equalization of the pressures inside the column, are delayed compared to the passage of the swell. Then, the wave passes and the pressure in the chamber 36 decreases from 7.6 bar to 7.5 bar. The air in the tanks 30 and 42 is at the pressure relative to the marching chamber 36 causing a displacement of the air through the conduits 50 and 46 and the valve48, reservoirs 30 and 42 to the marching chamber 36. air is also braked by the calibrated orifice. WO 93/06002 PCT / FR92 / 00889 0021 centennial is allowed to elongate The water leaves the marnant chamber late on the ridge of lavague.

Ainsi, le système d'amortissement disposé àl'intérieur de chaque colonne 14 permet d'allonger la périodepropre du mouvement de la plate-forme 10 résultant du passagede la houle afin que la période propre de la houle et cellede la plate-forme soient différentes. Dans l'exempleillustré, où la plate-forme est destinée à être installéedans une mer où la période propre moyenne de la houle18 secondes, le système d'amortissementles périodes propres jusqu'à 35 ou 40 secondes et d'amortir les mouvements verticaux jusqu'à4 5 % de l'amortissement critique.Thus, the damping system disposed inside each column 14 makes it possible to lengthen the proper period of the movement of the platform 10 resulting from the passing of the swell so that the natural period of the swell and that of the platform are different . In the illustrated example, where the platform is intended to be installed in a sea where the average clean period of the swell 18 seconds, the damping system cleans up periods of up to 35 or 40 seconds and dampen the vertical motions up to at 5% of the critical damping.

La fabrication et la mise en fonctionnement de laplate-forme décrite ci-avant seront maintenant étudiés.The manufacture and operation of the platform described above will now be studied.

Le pont flottant 12 et les six colonnes 14 sontfabriqués séparément puis sont remorqués sur le site où serainstallée la plate-forme. Le pont flottant 12 comprend unebarge. Les colonnes 14 sont remorquées vides, disposéeshorizontalement sur une barge, puis sont mises à l'eau sur lesite. Les colonnes 14 sont ensuite lestées avec de l'eau demer afin qu'elles prennent une position verticale. Chaquecolonne est chargée de ballast à partir d'un minéralier etensuite une quantité additionnelle d'eau de mer estintroduite dans la colonne afin qu'elle ait un tirant d'aird'environ 5 m. Une fois que les six colonnes 14 sont lestées,.e pont 12 est disposé à sa place entre les colonnes afin queLes extrémités supérieures 20 se trouvent chacune adjacente àLa cage d'appui 18 associée. L'eau dans chaque colonne 14 quiformait le lest additionnel est évacuée, augmentant le tirantd'air des colonnes de 5 m à 20 m, et soulevant ainsi le pont12 de la surface de la mer.The floating bridge 12 and the six columns 14 are made separately and then towed to the site where the platform is installed. The floating bridge 12 comprises a barge. The columns 14 are towed empty, arrangedhorizontalement on a barge, then are launched on the site. The columns 14 are then ballasted with water to make a vertical position. Each column is loaded with ballast from an orebody and then an additional quantity of seawater is introduced into the column so that it has a draft of about 5 m. Once the six columns 14 are weighted, the bridge 12 is disposed in its place between the columns so that the upper ends 20 are each adjacent to the associated support cage 18. The water in each column 14 which formed the additional ballast is evacuated, increasing the air flow of the columns from 5 m to 20 m, and thus lifting the deck12 of the sea surface.

Compte tenu du fait que la hauteur de houlecentennale est faible dans le Golfe de Guinée, la partieinférieure du pont n'a pas besoin d'être très haute au-dessusde l'eau, ce qui favorise la stabilité. De plus, le centre depoussée de chaque colonne se trouve bien au-dessus de soncentre de gravité, ce qui donne aux colonnes une grande WO 93/06002 PCT/FR92/00889 6 10021 stabilité. Les colonnes 14 sont reliées au pont 12 uniquementsous l'effet de leur propre poussée, venant en appui sur lesarticulations disposées dans les cages d'appui 18.Considering the low hulecentennal height in the Gulf of Guinea, the lower part of the bridge does not need to be very high above the water, which promotes stability. In addition, the spun center of each column is well above its center of gravity, which gives the columns a great deal of stability. The columns 14 are connected to the bridge 12 only under the effect of their own thrust, resting on the articulations arranged in the support cages 18.

Il est à noter que les colonnes 14 ne sont pasreliées entre elles, ce qui leur permet un certaindéplacement angulaire sous l'effet du courant et de la houle.It should be noted that the columns 14 are not interconnected, which allows them a certain angular displacement under the effect of the current and the swell.

La structure simplifiée de la plate-forme selon laprésente invention permet son assemblage directement sursite, sans avoir recours à un derrick-barge ou autre matériellourd. Le pont flottant 12 arrive tout équipé sur site, cequi présente une économie de temps et d'argent considérable.The simplified structure of the platform according to the present invention allows its assembly directly onsite, without using a derrick-barge or other material. The floating bridge 12 comes fully equipped on site, which saves considerable time and money.

De plus, la nature de la plate-forme permet d'installer lestêtes de puits sur la plate-forme plutôt que sur le fondmarin, ce qui présente des avantages importants.In addition, the nature of the platform makes it possible to install the wellheads on the platform rather than on the bottom, which has important advantages.

La vanne 48 formant la restriction au passage d'air aune ouverture réglable permettant de répondre à desconditions variables de la houle.The valve 48 forming the restriction to the air passage has an adjustable opening to respond to varying conditions of the swell.

Sur les figures 3A et 36 est représenté un deuxièmemode de réalisation de l'invention. A l'extrémité inférieure, en regardant le dessin, dela colonne 14 est formée une chambre à lest 86, contenant duballast 88 et séparée d'un premier réservoir 90 à gaz par unecloison 92. Une deuxième cloison 94 sépare le premierréservoir 90 d'une chambre marnante 96, ouverte à l'extérieurde la colonne 14 par une ouverture 98 et délimitée par unetroisième cloison 100. Un deuxième réservoir 102 à gaz estdéfini entre la troisième cloison 100 et une quarième cloison104. Un conduit 106 de circulation gaz, traverse le deuxièmeréservoir 102 de façon étanche par l'intermédiaire d'unconduit 107 et relie la chambre marnante 96 à une vanne 108formant un orifice calibré. Le conduit 107 permet leremplissage de la chambre à lest par une ouverture 112. Lavanne 108 est reliée par un conduit 110 de circulation de gazau premier réservoir 90. Les premier et deuxième réservoirs90, 102 peuvent contenir un gaz inerte tel que l'azote mais,dans un exemple préféré, ils contiennent de l'air. WO 93/06002 PCT/FR92/00889 7 10021In Figures 3A and 36 is shown a second embodiment of the invention. At the lower end, looking at the drawing, column 14 is formed a ballast chamber 86, containing duballast 88 and separated from a first gas tank 90 by a partition 92. A second partition 94 separates the first reservoir 90 from a first magnetic chamber 96, open outside the column 14 through an opening 98 and defined by a third partition 100. A second gas tank 102 isdefined between the third partition 100 and a fourth partition 104. A gas flow conduit 106 passes through the second reservoir 102 in a sealed manner via a pipe 107 and connects the marching chamber 96 to a valve 108forming a calibrated orifice. The conduit 107 allows the filling of the ballast chamber by an opening 112. Lavanne 108 is connected by a gas circulation conduit 110 to the first tank 90. The first and second tanks 90, 102 may contain an inert gas such as nitrogen but, in a preferred example, they contain air. WO 93/06002 PCT / FR92 / 00889 7 10021

Le fonctionnement de ce type de colonne estsensiblement analogue à celui du mode de réalisationprécédente.The operation of this type of column is substantially similar to that of the preceding embodiment.

Claims

WO 93/06002 PCT / FR92 / 00889 1 0021 CLAIMS

A controllable heave floating oil platform comprising a bridge (12) and a deflection assembly (14) which, in order to control the response of the platform to the movement of the sea in which it is installed, includes a marching chamber (36). 96) open to the sea and connected to a gas tank (30; 42; 90; 102) by a circulation duct (46; 50; 106; 110) provided with a restriction (48; 108), characterized in that the floatation assembly comprises two gas reservoirs (30; 42; 90; 102) disposed on the vertical plane of the magnetic chamber (36; 96) and connected thereto by the circulation duct ( 50; ll0).

2 - Platform according to claim 1 characterized in that the flotation assembly (14) comprises at least four floatation points (14), each of themcomberant a marnante chamber (36; 96).

3 - Platform according to claim 2 characterized in that the bridge comprises support cages (18) disposed around its periphery, each support cage beingdesin to receive the end of an associated deflotation column (14).

4 - Platform according to claim 3 characterized in that the floatation columns (14) are connected to theircages bearing (18) associated only under the thrust effect, the columns are not connected between them.

5 - Platform according to claim 3 or 4 characterized in that each support cage (18) is provided with a articulation (24) against which rests the float column (14) associated.

6 - Platform according to one of the preceding claims characterized in that the bridge (12) comprises a bargeindependante.